CN202581932U

CN202581932U - 一种新型原生污水源热泵系统

Info

Publication number: CN202581932U
Application number: CN 201220135918
Authority: CN
Inventors: 娄胜楠; 王伟山
Original assignee: HENAN KEYU ARTIFICIAL ENVIRONMENT CO Ltd
Current assignee: KEYU INTELLIGENT ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY SERVICES CO., LTD.
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2022-03-31

Abstract

本实用新型公开了一种新型原生污水源热泵系统，包括热泵系统，以及与热泵系统连接的污水换热系统，其特征在于：所述的污水换热系统包括位于污水干渠上游的污水过滤检查井，与污水过滤检查井连接的塑膜板式换热器；所述的塑膜板式换热器同时通过管道连接污水干渠下游，以及热泵系统；所述的污水过滤检查井至塑膜板式换热器之间的污水源侧供水管道上依次设置有中效过滤器、污水循环泵、高效过滤器；所述的污水干渠上游与污水过滤检查井底部相通的地方设置有初效过滤网。本实用新型提供了一种解决空调冬季采暖热源问题和原生污水源热泵系统换热器易堵塞、易腐蚀、易结垢等问题的新型原生污水源热泵系统。

Description

一种新型原生污水源热泵系统

技术领域

本实用新型涉及暖通空调冷热源领域，具体为一种新型原生污水源热泵系统。

背景技术

原生污水源热泵系统，即利用城市地下原生污水为水源的热泵系统。每个城市都有工业废水和生活污水，并且均匀的分布在城市的地下空间。城市污水的最大特点是冬暖夏凉，冬季温度一般在12℃-17℃，夏季温度稳定在20-25℃左右，且水温、水量相对稳定。中国城市污水量巨大，2006年全国污水排放量共计537亿吨，2010年达到730亿吨左右。如果用原生污水源热泵回收这些污水中的废热，可以解决至少30亿平方米建筑冬季采暖夏季制冷的问题。原生污水源热泵技术不仅节能，而且环保。与大型燃煤锅炉相比，一次能源利用效率提高60%以上，单位供暖负荷电耗比地下水源节约10%-50%，比传统中央空调系统节省30%-60%的运行费用。由于整套系统不需要冷却塔，夏季运行不存在水蒸发和漂水问题，1万平方米可以节水4000多吨，而且每利用1吨污水的能量，可以减少4.8千克二氧化碳的排放，还可以减少排放大量的硫化物、氮化物。同时，还彻底解决了冷却塔或风冷表冷器的运行噪音。

原生污水作为热泵系统的热源/热汇具有其他种类热源/热汇不可比拟的一些优势：A、可大量获得，原生污水产生量大，全年流量几乎恒定；B、冬暖夏凉，冬季污水温度比环境温度高，夏季一般比环境温度低；C、含大量热能，市区产生的废热约40%在污水中。因此污水源是热泵理想的热源和热汇，但污水应用于热泵系统由于其本身复杂的水质，对换热装置的长期稳定运行会带来严峻的考验。

城市污水渠中的原生污水中，其固体污杂物含量为0.2-0.4%上下，主要成分为烂菜叶、泥沙、粪便、以及少量的塑料片、纱布条、头发丝等。假设为某一万平方米的建筑提供冷、热源，约需水量100立方米/小时。则任何水的预处理设备都必须承担约300kg/小时的污杂物负荷。这个污杂物数量足以在几分钟内把任何传统的过滤面堵死。

原生污水中的杂质按其粒径大小和存在形态，可分为3大类：第一类是溶介质和胶体，其稳定均匀分布；第二类是固体微粒，只有在湍流时才能够稳定均匀分布；第三类是大尺度固体杂物，其中大尺寸固体可以在换热器前设置自动筛滤器等装置。原生污水在作为热源利用时存在的主要问题是污水本身复杂的水质造成的。结垢是污水源热泵换热装置运行中需要解决的重要问题，结垢涉及到复杂的物理及化学过程。

因此，提供一种解决空调冬季采暖热源问题和原生污水源热泵系统换热器易堵塞、易腐蚀、易结垢等问题的新型设备，已经是一个急需解决的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种解决空调冬季采暖热源问题和原生污水源热泵系统换热器易堵塞、易腐蚀、易结垢等问题的新型原生污水源热泵系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种新型原生污水源热泵系统，包括热泵系统，以及与热泵系统连接的污水换热系统，其特征在于：所述的污水换热系统包括位于污水干渠上游的污水过滤检查井2，与污水过滤检查井2连接的塑膜板式换热器6。

所述的塑膜板式换热器6同时通过管道连接污水干渠下游，以及热泵系统；

所述的污水过滤检查井2至塑膜板式换热器6之间的污水源侧供水管道11上依次设置有中效过滤器3、污水循环泵4、高效过滤器5；

所述的污水干渠上游与污水过滤检查井2底部相通的地方设置有初效过滤网1；

所述的热泵系统包括蒸发器7，与蒸发器7连接的压缩机8，与压缩机8连接的冷凝器9，冷凝器9同时连接有蒸发器7；

在空调侧供水管路、水源侧供水管路、空调侧回水管路、水源侧回水管路上分别设置有第一转换阀A1与第二转换阀B1、第三转换阀A2与第四转换阀B2、第五转换阀A3与第六转换阀B3、第七转换阀A4与第八转换阀B4；

所述的污水源侧供水管道11的内壁内设置有一层塑膜12；

所述的塑膜板式换热器6通过螺栓将换热板片13固定在一起，形成通过换热污水14的管道与通过热泵机组换热水15的管道，在换热污水14管道的内壁，即换热板片上设置有塑膜12；

所述的塑膜12材质可以为聚四氟乙烯（PTFE）、可溶性聚四氟乙烯（PFA）、聚全氟乙丙烯（FEP）。

积极有益效果：本实用新型采用塑料材料制作污水源热泵的换热装置，对于相关的物理过程产生的污垢来说，因塑料材料表面张力低而不易黏附；对于相关化学过程产生的污垢来说，可以针对污水水质选择合适的塑料材料，与金属材料相比，可以大幅减少化学反应污垢，如聚四氟乙烯（PTFE）、可溶性聚四氟乙烯（PFA）、聚全氟乙丙烯（FEP）等材料，热泵换热装置工作的温度条件下，上述材料几乎不与任何物质发生反应；塑料材料热膨胀系数较大，因而有自洁效果，基本不用除垢，即使需要除垢，也可采用价格低廉的酸洗，操作成本也大大低于金属换热器；腐蚀与结垢往往是相互促进的过程，塑料换热器不易结垢的特点也说明耐腐蚀性相对金属换热器有所提高，此外，主要腐蚀作用如：电化学腐蚀、点蚀等均不会在塑料材料中发生。塑料换热器的耐腐蚀特性显而易见；塑料的材料强度是满足使用要求的。

附图说明

图1为本实用新型的系统原理图；

图2为塑膜板式换热器的结构示意图；

图3为污水过滤检查井的结构示意图；

图中为：初效过滤网1、污水过滤检查井2、中效过滤器3、污水循环泵4、高效过滤器5、塑膜板式换热器6、蒸发器7、压缩机8冷凝器9、污水源侧供水管道11、塑膜12、换热板片13、换热污水14、热泵机组换热水15、第一转换阀A1、第三转换阀A2、第五转换阀A3、第七转换阀A4、第二转换阀B1、第四转换阀B2、第六转换阀B3、第八转换阀B4。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步的说明：

如图1所示，一种新型原生污水源热泵系统，包括热泵系统，以及与热泵系统连接的污水换热系统，其特征在于：所述的污水换热系统包括位于污水干渠上游的污水过滤检查井2，与污水过滤检查井2连接的塑膜板式换热器6。

如图3所示，所述的污水干渠上游与污水过滤检查井2底部相通的地方设置有初效过滤网1；

如图1所示，所述的热泵系统包括蒸发器7，与蒸发器7连接的压缩机8，与压缩机8连接的冷凝器9，冷凝器9同时连接有蒸发器7；

所述的污水源侧供水管道11的内壁内设置有一层塑膜12；

如图2所示，所述的塑膜板式换热器6通过螺栓将换热板片13固定在一起，形成通过换热污水14的管道与通过热泵机组换热水15的管道，在换热污水14管道的内壁，即换热板片上设置有塑膜12；

（1）热泵系统

1）由于城市污水的最大特点是冬暖夏凉，冬季温度一般在12℃-17℃，夏季温度稳定在20-25℃左右，与冷水机组的工作工况相近，所以将普通的冷水机组通过加装8个转换阀门，使之成为热泵机组。

2）制冷时，关闭第一转换阀A1、第三转换阀A2、第五转换阀A3、第七转换阀A4；打开第二转换阀B1、第四转换阀B2、第六转换阀B3、第八转换阀B4，经过处理后上游污水进入热泵机组冷凝器，吸热升温后排出；空调回水进入机组蒸发器，放热降温后供到空调末端设备。

3）制热时，打开第一转换阀A1、第三转换阀A2、第五转换阀A3、第七转换阀A4；关闭第二转换阀B1、第四转换阀B2、第六转换阀B3、第八转换阀B4，经过处理后上游污水进入机组蒸发器，放热降温后排出；空调回水进入机组冷凝器，吸热升温后供到空调末端。

4）通过安装在管道上的A、B两类阀门，实现冬/夏季使用侧和水源侧在蒸发器与冷凝器之间的切换。

（2）污水换热系统

1）为了解决原生污水源热泵系统换热器易堵塞、易腐蚀、易结垢等问题，采用初效过滤网1、中效过滤器3、高效过滤器5、三种过滤方式和塑膜板式换热器6。

2）换热污水流程：

上游污水→初效过滤网1→污水过滤检查井2→中效过滤器3→污水循环泵4→高效过滤器5→塑膜板式换热器6→下游污水；

3）初效过滤网1：初步过滤上游污水，过滤掉大尺度固体杂物类污物，初效过滤网1安装在污水干渠与污水过滤检查井2连接处。

4）污水过滤检查井2：由于初效过滤网1需要经常清洗，故需要检查井以便于初效过滤网的拆卸和清洗；在设计过滤检查井时，必须保证检查井底部的坡度，最佳坡度为0.5%，避免污水中的污物堵塞初效过滤网1。

5）中效过滤器3：由于初效过滤网2仅过滤大颗粒污物，故需要中效过滤器3对污水进行再次过滤，过滤掉固体微粒类污物。

6）污水循环泵4：抽取污水干渠上游污水，为污水换热系统提供循环动力。

7）高效过滤器5：为了保证进入塑膜板式换热器6的污水干净，污物不贴付在换热器表面，故需设置高效过滤器5，过滤掉溶介质和胶体类污物，保证进入换热器污水的清洁度，进而保证换热器的换热效果。

8）塑膜板式换热器6：使污水与机组换热器的冷却水进行换热，机组换热器中的水通过塑膜板式换热器后温度升高或者降低，即使机组从污水中提取热量或释放热量。

9）由于塑膜板式换热器6可进行小温差换热、占地面积小，以及塑料具有自洁不易结构的特点，故采用塑膜板式换热器，即在板式换热器污水侧换热板上镀上一层塑料膜，同时加大换热板之间的间距，保证污水能够正常的通过换热板，这样就解决了原有污水换热器换热面积大和结垢的的问题。

本实用新型采用塑料材料制作污水源热泵的换热装置，对于相关的物理过程产生的污垢来说，因塑料材料表面张力低而不易黏附；对于相关化学过程产生的污垢来说，可以针对污水水质选择合适的塑料材料，与金属材料相比，可以大幅减少化学反应污垢，如聚四氟乙烯（PTFE）、可溶性聚四氟乙烯（PFA）、聚全氟乙丙烯（FEP）等材料，热泵换热装置工作的温度条件下，上述材料几乎不与任何物质发生反应；塑料材料热膨胀系数较大，因而有自洁效果，基本不用除垢，即使需要除垢，也可采用价格低廉的酸洗，操作成本也大大低于金属换热器；腐蚀与结垢往往是相互促进的过程，塑料换热器不易结垢的特点也说明耐腐蚀性相对金属换热器有所提高，此外，主要腐蚀作用如：电化学腐蚀、点蚀等均不会在塑料材料中发生。塑料换热器的耐腐蚀特性显而易见；塑料的材料强度是满足使用要求的。

以上实施例仅用于说明本实用新型的优选实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围之内。

Claims

1.一种新型原生污水源热泵系统，包括热泵系统，以及与热泵系统连接的污水换热系统，其特征在于：所述的污水换热系统包括位于污水干渠上游的污水过滤检查井（2），与污水过滤检查井（2）连接的塑膜板式换热器（6）。

2.根据权利要求1所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：所述的塑膜板式换热器（6）同时通过管道连接污水干渠下游，以及热泵系统。

3.根据权利要求1所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：所述的污水过滤检查井（2）至塑膜板式换热器（6）之间的污水源侧供水管道（11）上依次设置有中效过滤器（3）、污水循环泵（4）、高效过滤器（5）。

4.根据权利要求1所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：所述的污水干渠上游与污水过滤检查井（2）底部相通的地方设置有初效过滤网（1）。

5.根据权利要求1所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：所述的热泵系统包括蒸发器（7），与蒸发器（7）连接的压缩机（8），与压缩机（8）连接的冷凝器（9），冷凝器（9）同时连接有蒸发器（7）。

6.根据权利要求1所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：在空调侧供水管路、水源侧供水管路、空调侧回水管路、水源侧回水管路上分别设置有第一转换阀（A1）与第二转换阀（B1）、第三转换阀（A2）与第四转换阀（B2）、第五转换阀（A3）与第六转换阀（B3）、第七转换阀（A4）与第八转换阀（B4）。

7. 根据权利要求1所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：所述的污水源侧供水管道（11）的内壁内设置有一层塑膜（12）。

8.根据权利要求1所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：所述的塑膜板式换热器（6）通过螺栓将换热板片（13）固定在一起，形成通过换热污水（14）的管道与通过热泵机组换热水（15）的管道，在换热污水（14）管道的内壁，即换热板片上设置有塑膜（12）。

9.根据权利要求7或8任意项所述的一种新型原生污水源热泵系统，其特征在于：所述的塑膜（12）材质可以为聚四氟乙烯（PTFE）、可溶性聚四氟乙烯（PFA）、聚全氟乙丙烯（FEP）。